基于TLR4信号通路的多模态影像组学对小肠缺血再灌注损伤微循环障碍发生机制及预后的研究

Acute intestinal ischemia is one of severe abdominal emergencies in clinic. It is important to accurately estimate activity of the bowel wall and prognosis. Microcirculatory disturbance of the bowel wall mediated by TLR4 signaling pathway is a key factor for intestinal ischemia-reperfusion injury. And the Microcirculatory disturbance appears before the cellular damage. ASL MRI is a noninvasive technology for assessment the perfusion at the tissue level. And the Iodine-based material-decomposition image can reflect blood flow. Texture analysis reflects the tissue heterogeneity through quantitative analysis of the local characteristics of image pixel, variation and distribution pattern. In this study, different degree of intestinal ischemia model using Beagles, which is created by vascular interventional operation, will undergo ASL MRI and dual-energy CT. The aim is to investigate the relationship between microcirculation perfusion with TLR4 content in Vascular endothelial and LPS content in the intestinal wall. We hope to understand the mechanism of TLR4 signaling pathway for microcirculation disturbance in the intestinal ischemia-reperfusion injury and be able to find a noninvasive imaging method for assessment of activity of the bowel wall and prognosis.

急性小肠缺血是一种临床上非常危重的腹部急症，准确的评估缺血肠管活性和预后具有重要意义。TLR4信号通路所介导的肠壁微循环障碍是导致小肠缺血再灌注损伤的重要因素，且微循环障碍出现在细胞损伤之前。ASL MRI是一种无创的、可以从毛细血管水平评估组织灌注情况的技术，而碘密度图可以反映组织的血流灌注状态。纹理分析通过量化分析图像像素灰度值的局部特征、变化规律及分布模式，反映组织结构的非均一性。本项目拟以比格犬为对象，制作不同程度的小肠缺血再灌注模型，进行ASL MR和CT 能谱模式扫描，后应用软件进行纹理分析，定量评估小肠粘膜层、粘膜下层和肌层的微循环状态，分析各种定量参数与血管内皮TLR4含量、组织中的LPS水平的相关性，明确TLR4信号通路在缺血再灌注微循环障碍的作用机制，希望制定一套最佳影像学扫描方案，可以应用于小肠缺血肠壁活性评估和预后研究。

急性小肠缺血及缺血再灌注是临床常见，且非常危重的急腹症，准确评估缺血及缺血再灌注肠管的损伤程度具有重要的临床意义。TLR4信号通路所介导的炎症反应是小肠损伤的重要因素。MR ASL和DWI，以及CT能谱成像是可以无创评估组织活性的影像学方法。.本课题组以比格犬和家兔为研究对象，通过介入、明胶海绵栓塞肠系膜上动脉主干和分支的方法制作小肠缺血模型，通过开腹、动脉夹闭肠系膜上动脉主干3-5及开放的方法制作小肠缺血再灌注模型，分别应用MR ASL和DWI，以及CT能谱成像扫描，图像后处理分析，纹理分析，并与相应小肠标本HE染色和TLR4免疫组化染色，结果显示随着缺血时间的延长缺血时间的延长，小肠粘膜损伤加重，由粘膜层上皮细胞脱落，逐渐出现粘膜层出血，部分上皮细胞脱落，部分绒毛裸露，更重的会出现固有层与粘膜肌层脱离，部分粘膜下层及肌层结构破坏。与正常相比，TLR4免疫组化染色示缺血3h即出现上调，再灌注2h减少；缺血5h也出现上调，3h与5h数量未见程度未见明显差异。ADC值对于早期肠壁缺血最为敏感，肠壁的ADC值在急性肠壁缺血1h后即可发生显著变化。与正常小肠相比，缺血再灌注组的碘值升高，缺血5h再灌注2h组平均碘值高于缺血3h再灌注2h组。.本课题研究结果表明TLR4信号通路在缺血早期即参与缺血、及再灌注损伤，DWI图像是在发病早期识别急性缺血性肠病的有效工具，能谱CT扫描碘密度图可以反应肠壁损伤程度，可以应用临床患者的肠壁损伤程度的评估。本课题推荐了一套小肠缺血、及缺血再灌注影像扫描方案，可以应用于小肠缺血、及缺血再灌注肠壁活性评估。此结果具有很好的应用前景，可以用于小肠缺血、缺血及再灌注患者的早期诊断，尤其是肾功能不全无法进行增强扫描的患者或者无法耐受MR检查的患者。